Соединение для передачи данных что это

FTP (англ. File Transfer Protocol ) — протокол передачи файлов по сети, является одним из старейших прикладных протоколов, появившихся задолго до HTTP, и даже до TCP/IP, в 1971 году; в первое время он работал поверх протокола NCP [1] . Он и сегодня широко используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам. В отличие от TFTP, гарантирует передачу (либо выдачу ошибки) за счёт применения квитируемого протокола.

Протокол построен на архитектуре «клиент-сервер» и использует разные сетевые соединения для передачи команд и данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут пройти аутентификацию, передавая логин и пароль открытым текстом, или же, если это разрешено на сервере, они могут подключиться анонимно. Можно использовать протокол SSH для безопасной передачи, скрывающей (шифрующей) логин и пароль, а также шифрующей содержимое.

Первые клиентские FTP-приложения были интерактивными инструментами командной строки, реализующими стандартные команды и синтаксис. С тех пор были разработаны графические пользовательские интерфейсы для многих используемых по сей день операционных систем. Среди этих интерфейсов как компоненты программы общего веб-дизайна вроде Microsoft Expression Web, так и специализированные FTP-клиенты (например, FileZilla).

Содержание

Описание протокола [ править | править код ]

Отличие от HTTP [ править | править код ]

Достаточно яркая особенность протокола FTP в том, что он использует множественное (как минимум — двойное) подключение. При этом один канал является управляющим, через который поступают команды серверу и возвращаются его ответы (обычно через TCP-порт 21), а через остальные происходит собственно передача данных, по одному каналу на каждую передачу. Поэтому в рамках одной сессии по протоколу FTP можно передавать одновременно несколько файлов, причём в обоих направлениях. Для каждого канала данных открывается свой TCP порт, номер которого выбирается либо сервером, либо клиентом, в зависимости от режима передачи [2] .

Протокол FTP (как и HTTP) имеет двоичный режим передачи, что сокращает накладные расходы трафика и уменьшает время обмена данными при передаче больших файлов.

Начиная работу через протокол FTP, клиент входит в сессию, и все операции проводятся в рамках этой сессии (проще говоря, сервер помнит текущее состояние). Протокол HTTP ничего не «помнит» — его задача — отдать данные и забыть, поэтому запоминание состояния при использовании HTTP осуществляется внешними по отношению к протоколу методами [2] .

FTP работает на прикладном уровне модели OSI и используется для передачи файлов с помощью TCP/IP. Для этого должен быть запущен FTP-сервер, ожидающий входящих запросов. Компьютер-клиент может связаться с сервером по порту 21. Это соединение (поток управления) остаётся открытым на время сессии. Второе соединение (поток данных), может быть открыт как сервером из порта 20 к порту соответствующего клиента (активный режим), или же клиентом из любого порта к порту соответствующего сервера (пассивный режим), что необходимо для передачи файла данных. Поток управления используется для работы с сессией — например, обмен между клиентом и сервером командами и паролями с помощью telnet-подобного протокола. Например, «RETR имя файла» передаст указанный файл от сервера клиенту. Вследствие этой двухпортовой структуры FTP считается внешнеполосным протоколом, в отличие от внутриполосного HTTP.

Соединение и передача данных [ править | править код ]

Протокол определён в RFC 959. Сервер отвечает по потоку управления трёхзначными ASCII-кодами состояния с необязательным текстовым сообщением. Например, «200» (или «200 ОК») означает, что последняя команда была успешно выполнена. Цифры представляют код ответа, а текст — разъяснение или запрос. Текущая передача по потоку данных может быть прервана с помощью прерывающего сообщения, посылаемого по потоку управления.

FTP может работать в активном или пассивном режиме, от выбора которого зависит способ установки соединения. В активном режиме клиент создаёт управляющее TCP-соединение с сервером и отправляет серверу свой IP-адрес и произвольный номер клиентского порта, после чего ждёт, пока сервер запустит TCP-соединение с этим адресом и номером порта. В случае, если клиент находится за брандмауэром и не может принять входящее TCP-соединение, может быть использован пассивный режим. В этом режиме клиент использует поток управления, чтобы послать серверу команду PASV, и затем получает от сервера его IP-адрес и номер порта, которые затем используются клиентом для открытия потока данных с произвольного клиентского порта к полученному адресу и порту. Оба режима были обновлены в сентябре 1998 г. для поддержки IPv6. В это время были проведены дальнейшие изменения пассивного режима, обновившие его до расширенного пассивного режима.

При передаче данных по сети могут быть использованы четыре представления данных:

• ASCII — используется для текста. Данные, если необходимо, до передачи конвертируются из символьного представления на хосте-отправителе в «восьмибитный ASCII», и (опять же, если необходимо) в символьное представление принимающего хоста. В частности, изменяются символы перевода строки (CR /chr(13)/, LF /chr(10)/ в Windows на LF /chr(10)/ в Unix/Linux. Как следствие, этот режим не подходит для файлов, содержащих не только обычный текст.
• Режим изображения (обычно именуемый бинарным) — устройство-отправитель посылает каждый файл байт за байтом, а получатель сохраняет поток байтов при получении. Поддержка данного режима была рекомендована для всех реализаций FTP.
• EBCDIC — используется для передачи обычного текста между хостами в кодировке EBCDIC. В остальном этот режим аналогичен ASCII-режиму.
• Локальный режим — позволяет двум компьютерам с идентичными установками посылать данные в собственном формате без конвертации в ASCII.

Для текстовых файлов предоставлены различные форматы управления и настройки структуры записи. Эти особенности были разработаны для работы с файлами, содержащими Telnet или ASA-форматирование.

Передача данных может осуществляться в любом из трёх режимов:

• Поточный режим — данные посылаются в виде непрерывного потока, освобождая FTP от выполнения какой бы то ни было обработки. Вместо этого вся обработка выполняется TCP. Индикатор конца файла не нужен, за исключением разделения данных на записи.
• Блочный режим — FTP разбивает данные на несколько блоков (блок заголовка, количество байт, поле данных) и затем передаёт их TCP.
• Режим сжатия — данные сжимаются единым алгоритмом (обычно кодированием длин серий).

Аутентификация [ править | править код ]

FTP-аутентификация использует схему имя пользователя/пароль для предоставления доступа. Имя пользователя посылается серверу командой USER, а пароль — командой PASS. Если предоставленная клиентом информация принята сервером, то сервер отправит клиенту приглашение и начинается сессия. Пользователи могут, если сервер поддерживает эту особенность, войти в систему без предоставления учётных данных, но сервер может предоставить только ограниченный доступ для таких сессий.

Хост, обеспечивающий FTP-сервис, может предоставить анонимный доступ к FTP. Пользователи обычно входят в систему как «anonymous» (может быть регистрозависимым на некоторых FTP-серверах) в качестве имени пользователя. Хотя обычно пользователей просят прислать адрес их электронной почты вместо пароля, никакой проверки фактически не производится. Многие FTP-хосты, предоставляющие обновления программного обеспечения, поддерживают анонимный доступ.

FTP-ALG [ править | править код ]

Специально для работы FTP-протокола через межсетевые экраны было сделано расширение NAT, называемое FTP-ALG, позволяющее транслировать входящие соединения от сервера к клиенту через NAT. В процессе такого соединения FTP-ALG подменяет передаваемые данные от клиента, указывая серверу истинный адрес и порт, с которым сможет соединиться сервер, а потом транслирует соединение от сервера от этого адреса клиенту на его адрес. Несмотря на все меры и нововведения, принятые для поддержки FTP-протокола, на практике функция FTP-ALG обычно отключается во всех роутерах и маршрутизаторах с целью обеспечения дополнительной безопасности от вирусных угроз.

NAT и обход брандмауэров [ править | править код ]

FTP обычно передаёт данные при наличии соединения сервера с клиентом, после того как клиент отправил команду PORT. Это создаёт проблему как для NAT, так и для брандмауэров, которые не разрешают соединения из интернета к внутренним хостам. Для NAT дополнительной проблемой является то, что представление IP-адресов и номера порта в команде PORT относится к IP-адресу и порту внутреннего хоста, вместо публичного IP-адреса и NAT-порта. Существует два подхода к этой проблеме. Первый заключается в том, что FTP-клиент и FTP-сервер используют команду PASV, которая вызывает соединение для передачи данных, установленное от клиента к серверу. Второй подход — изменение для NAT значений команды PORT с помощью шлюза на прикладном уровне.

История [ править | править код ]

Первая реализация протокола (1971 г.) предусматривала обмен между клиентом и сервером сообщениями, состоящими из заголовка (72 бит) и данных переменной длины. Заголовок сообщения включал в себя запрос к FTP-серверу или ответ от него, тип и длину передаваемых данных. В качестве данных передавались параметры запроса (например, путь и имя файла), информация от сервера (например, список файлов в каталоге) и сами файлы. Таким образом, команды и данные передавались по одному и тому же каналу.

В 1972 г. протокол был полностью изменён, и принял вид, близкий к современному. Команды с параметрами от клиента и ответы сервера передаются по TELNET-соединению (канал управления), для передачи данных создаётся отдельное соединение (канал данных).

В последующих редакциях была добавлена возможность работы в пассивном режиме, передачи файлов между FTP-серверами, введены команды получения информации, смены текущего каталога, создания и удаления каталогов, сохранения файлов под уникальным именем. Некоторое время существовали команды для передачи электронной почты через FTP, однако впоследствии они были исключены из протокола.

В 1980 г. FTP-протокол стал использовать TCP. Последняя редакция протокола была выпущена в 1985 г. В 1997 г. появилось дополнение к протоколу, позволяющее шифровать и подписывать информацию в канале управления и канале данных. В 1999 г. выпущено дополнение, посвящённое интернационализации протокола, которое рекомендует использовать кодировку UTF-8 для команд и ответов сервера и определяет новую команду LANG, устанавливающую язык ответов.

Поддержка веб-браузерами [ править | править код ]

Большая часть обычных веб-браузеров может извлекать файлы, расположенные на FTP-серверах, хотя они могут не поддерживать расширения протоколов вроде FTPS. Когда указан FTP-адрес, а не HTTP-адрес, доступный контент на удалённом сервере представляется аналогично остальному веб-контенту. Полностью функциональный FTP-клиент может быть запущен в Firefox как расширение FireFTP.

С 2020 г. браузер Chrome (как, возможно, и другие) будет полностью лишён поддержки протокола FTP. [3]

Синтаксис FTP URL описан в RFC1738, в форме: ftp://[ [: ]@] [: ]/ (параметры в квадратных скобках необязательны). Например:

Более детально об указании имени пользователя и пароля написано в документации браузеров. По умолчанию, большинство веб-браузеров используют пассивный (PASV) режим, который лучше обходит брандмауэры конечного пользователя.

Безопасность [ править | править код ]

FTP не разрабатывался как защищённый (особенно по нынешним меркам) протокол и имеет многочисленные уязвимости в защите. В мае 1999 авторы RFC 2577 свели уязвимости в следующий список проблем:

• Скрытые атаки (bounce attacks)
• Спуф-атаки (spoof attacks)
• Атаки методом грубой силы (brute force attacks)
• Перехват пакетов, сниффинг (packet capture, sniffing)
• Защита имени пользователя
• Захват портов (port stealing)

FTP не может зашифровать свой трафик, все передачи — открытый текст, поэтому имена пользователей, пароли, команды и данные могут быть прочитаны кем угодно, способным перехватить пакет по сети. Эта проблема характерна для многих спецификаций Интернет-протокола (в их числе SMTP, Telnet, POP, IMAP), разработанных до создания таких механизмов шифрования, как TLS и SSL. Обычное решение этой проблемы — использовать «безопасные», TLS-защищённые версии уязвимых протоколов (FTPS для FTP, TelnetS для Telnet и т. д.) или же другой, более защищённый протокол, вроде SFTP/SCP, предоставляемого с большинством реализаций протокола Secure Shell.

Безопасный FTP [ править | править код ]

Существует несколько методов безопасной передачи файлов, которые иногда называются «Безопасным FTP».

FTPS [ править | править код ]

Явный FTPS — расширение стандарта FTP, позволяющее клиентам требовать того, чтобы FTP-сессия была зашифрована. Это реализуется отправкой команды «AUTH TLS». Сервер обладает возможностью позволить или отклонить соединения, которые не запрашивают TLS. Это расширение протокола определено в спецификации RFC 4217. Неявный FTPS — устаревший стандарт для FTP, требующий использования SSL- или TLS-соединения. Этот стандарт должен был использовать отличные от обычного FTP порты.

SFTP [ править | править код ]

SFTP, или «SSH File Transfer Protocol», не связан с FTP, за исключением того, что он тоже передаёт файлы и имеет аналогичный набор команд для пользователей. SFTP, или безопасный FTP, — это программа, использующая SSH (Secure Shell) для передачи файлов. В отличие от стандартного FTP он шифрует и команды, и данные, предохраняя пароли и конфиденциальную информацию от открытой передачи через сеть. По функциональности SFTP похож на FTP, но так как он использует другой протокол, клиенты стандартного FTP не могут связаться с SFTP-сервером и наоборот.

FTP через SSH (не SFTP) [ править | править код ]

FTP через SSH (не SFTP) относится к практике туннелирования обычной FTP-сессии через SSH-соединение. Поскольку FTP использует несколько TCP-соединений, туннелирование через SSH особенно затруднительно. Когда много SSH-клиентов пытаются установить туннель для канала управления (изначальное «клиент-сервер» соединение по порту 21), защищён будет только этот канал; при передаче данных программное обеспечение FTP на любом конце установит новые TCP-соединения (каналы данных), которые обойдут SSH-соединение и, таким образом, лишатся целостной защиты.

Иначе, для клиентского программного обеспечения SSH необходимо иметь определённые знания о FTP для отслеживания и перезаписи сообщений потока управления FTP и автономного открытия новых перенаправлений для потока данных FTP. Программные пакеты, поддерживающие этот режим:

FTP через SSH иногда относят к безопасным FTP; но не стоит путать его с другими методами, такими как SSL/TLS (FTPS). Другие методы передачи файлов с помощью SSH и не связанные с FTP — SFTP и SCP; в каждом из них и учётные и файловые данные всегда защищены протоколом SSH.

Основные команды [ править | править код ]

• ABOR — Прервать передачу файла
• CDUP — Сменить каталог на вышестоящий.
• CWD — Сменить каталог.
• DELE — Удалить файл (DELE filename).
• EPSV — Войти в расширенный пассивный режим. Применяется вместо PASV.
• HELP — Выводит список команд, принимаемых сервером.
• LIST — Возвращает список файлов каталога. Список передаётся через соединение данных.
• MDTM — Возвращает время модификации файла.
• MKD — Создать каталог.
• NLST — Возвращает список файлов каталога в более кратком формате, чем LIST. Список передаётся через соединение данных.
• NOOP — Пустая операция.
• PASS — Пароль.
• PASV — Войти в пассивный режим. Сервер вернёт адрес и порт, к которому нужно подключиться, чтобы забрать данные. Передача начнётся при введении следующих команд: RETR, LIST и т. д.
• PORT — Войти в активный режим. Например PORT 12,34,45,56,78,89. В отличие от пассивного режима для передачи данных сервер сам подключается к клиенту.
• PWD — Возвращает текущий каталог.
• QUIT — Отключиться.
• REIN — Реинициализировать подключение.
• RETR — Скачать файл. Перед RETR должна быть команда PASV или PORT.
• RMD — Удалить каталог.
• RNFR и RNTO — Переименовать файл. RNFR — что переименовывать, RNTO — во что.
• SIZE — Возвращает размер файла.
• STOR — Закачать файл. Перед STOR должна быть команда PASV или PORT.
• SYST — Возвращает тип системы (UNIX, WIN, …).
• TYPE — Установить тип передачи файла (бинарный, текстовый).
• USER — Имя пользователя для входа на сервер.

Коды ответов FTP [ править | править код ]

Ниже представлено краткое описание кодов ответа, которые могут быть возвращены FTP-сервером. Эти коды были стандартизированы IETF в RFC 959. Как было сказано ранее, код ответа — трёхзначное число. Первая цифра отвечает за один из трёх исходов: успех, отказ или указание на ошибку либо неполный ответ.

• 2xx — Успешный ответ
• 4xx/5xx — Команда не может быть выполнена
• 1xx/3xx — Ошибка или неполный ответ

Вторая цифра определяет тип ошибки:

• x0z — Синтаксическая.
• x1z — Информация. Соответствует информационному сообщению.
• x2z — Соединения. Сообщение относится к управляющему соединению либо к соединению данных.
• x3z — Соответствует сообщениям об аутентификации пользователя и его правах.
• x4z — Не определено.
• x5z — Файловая система. Соответствует сообщению о состоянии файловой системы.

Третья цифра окончательно специфицирует ошибку.

Пример [ править | править код ]

В примере жирным шрифтом выделены команды, которые подаёт клиент; обычным шрифтом — сообщения сервера. Примечания отделены двумя слэшами:

Аргумент 192,168,254,253,207,56 означает, что соединение к серверу ожидается на узле с IP-адресом 192.168.254.253 на порту 207 FXP [ править | править код ]

FXP (англ. File eXchange Protocol — протокол обмена файлами) — способ передачи файлов между двумя FTP-серверами напрямую, не закачивая их на свой компьютер. При FXP-сессии клиент открывает два FTP-соединения к двум разным серверам, запрашивая файл на первом сервере, указывая в команде PORT IP-адрес второго сервера.

Несомненным преимуществом поддержки стандарта FXP является то, что на конечных пользователей, желающих скопировать файлы с одного FTP-сервера на другой, уже не действует ограничение пропускной способности их собственного интернет-соединения. Нет необходимости скачивать себе файл, чтобы потом загрузить его на другой FTP-сервер. Таким образом, время передачи файлов будет зависеть только от скорости соединения между двумя удаленными FTP-серверами, которая в большинстве случаев заведомо больше «пользовательской».

FXP стал использоваться злоумышленниками для атак на другие серверы: в команде PORT указывается IP-адрес и порт атакуемого сервиса на компьютере жертвы, и командами RETR/STOR производится обращение на этот порт от лица FTP-сервера, а не атакующей машины, что позволяло устраивать масштабные DDoS-атаки с использованием сразу многих FTP-серверов, либо обходить систему безопасности компьютера жертвы, если он полагается только на проверку IP клиента и используемый для атаки FTP-сервер находится в доверенной сети или на шлюзе. В результате сейчас практически все серверы проверяют соответствие IP-адреса, указанного в команде PORT, IP-адресу FTP-клиента и по умолчанию запрещают использование там IP-адресов третьих сторон. Таким образом, использование FXP невозможно при работе с публичными FTP-серверами.

Очень часто пользователи мобильных устройств сталкиваются с неведомыми им функциями, которые опасаются активировать. Наш сайт помогает устранить подобные «пробелы» в знаниях, поэтому сегодня рассмотрим тему – «передача данных в телефоне – что это такое?».

Доступ к интернет – не только по WiFi!

Недавно общался со знакомым (ему уже за 50 лет). Сидели в баре, и вдруг ему захотелось узнать, с каким счетом сыграла его любимая футбольная команда в Лиге Чемпионов. На удивление, в заведении не оказалось точки доступа вай-фай. Я предложил посмотреть нужную информацию в сети через мобильный интернет. На что мой собеседник среагировал удивленно, мол, «что это еще за дичь такая?».

Я ему объяснил, сейчас расскажу и Вам. Поскольку в смартфоне используется SIM-карта для звонков, она же позволяет подключаться к интернету посредством «передачи данных» (при условии, что это предусмотрено действующим тарифным планом Вашего оператора). Достаточно позвонить на номер горячей линии для уточнения этой информации.

Если Вам предоставляется определенное количество трафика на месяц или же может сниматься плата за ежедневный вход, то реально активировать интернет в любом месте, где бы Вы не находились. Для этого не нужен WiFi. Нужно только задействовать некоторые настройки девайса.

Полезный контент:

Как включить передачу данных на телефоне Андроид?

Сразу подчеркну, что версий Android существует несколько, и у каждой определенные особенности внешнего вида, расположения элементов меню. Но я покажу сразу несколько примеров, чтобы максимально удовлетворить Ваши запросы.

• В первую очередь, нужно согласовать все моменты с оператором связи – убедиться, что для Вашего номера активен подходящий тариф (к примеру, у меня предоставляется 2 Гб для 2G/3G/4G на месяц);
• Вполне вероятно, что на устройстве отсутствуют корректные настройки точки доступа (APN, логин и т.д.). Лучше сразу уточнить в службе поддержки Мегафона, МТС, Билайн и т.д. и попросить отправить настройки для Вашего аппарата. Они поступят на устройство в виде специального SMS-сообщения с конфигурацией. Достаточно просто открыть и нажать на команду «Применить/установить»;
• Если на смарте несколько СИМ-карт, то реальна ситуация, когда Вы хотите подключаться к сети через одного оператора, а случайно используете другой профиль. В итоге можно потерять немало денег, находящихся на счету;
• Откройте настройки Андроид (сначала покажу в качестве образца параметры на моем Ксиоми Redmi Note 4 с оболочкой MIUI 10 и Andro >

• Если автоматическая конфигурация не работает (такое бывает), то оператор может просто сообщить инфо для ручного ввода. Производить подобные манипуляции следует в этом же окне сверху:

• После этого возвращаемся на главный экран, опускаем «шторку» уведомлений и видим значок, позволяющий включить передачу данных в Андроид смартфоне:

• Но не забывайте, что в таком режиме заряд аккумулятора расходуется интенсивнее. Поэтому, после того как закончили просматривать сайты / пользоваться мессенджерами, следует отключить мобильный интернет, используя тот же значок.

Далее прикладываю еще несколько скриншотов для более старых версий Android (суть та же, интерфейс немного только отличается):

Контроль трафика

Чтобы отслеживать ситуацию следует использовать специальный софт. Это позволит видеть расход мегабайт по дням, в общем, чтобы не перерасходовать лимит раньше времени.

На телефоне Сяоми есть приложение «Безопасность», в составе которого присутствует утилита мониторинга:

Но не отчаивайтесь, если у Вас Samsung (Самсунг) или любой другой гаджет, где не предусмотрена встроенная возможность. Хотя на новых моделях практически каждый производитель внедряет подобные фишки. На крайний случай – установите программу из Google Play.

Передача данных не работает – что делать?

Если внимательно читали этот обзор, то могли заметить очевидные причины неисправности:

• На балансе недостаточно средств для предоставления пакета гигабайт по условиям предоплаченной связи (или ушли в «минус» — такое возможно на некоторых тарифах);
• Выбрана неправильная «точка» в параметрах SIM (смотрите выше инструкцию);
• Проблемы со стороны оператора – позвоните в техподдержку и уточните;
• Программный сбой телефона – попробуйте включить/выключить «режим полёта», перезагрузить гаджет:

• Аппаратная неисправность – внутренний модуль поврежден. При этом голосовые звонки могут работать корректно. Обратитесь в сервисный центр за помощью;
• Нередко причиной дефекта является SIM-карта. Извлеките её, почистите ластиком контакты, верните на место. Вдруг не поможет – замените чип на новый в официальном представительстве провайдера.

Теперь Вы знаете, передача данных в телефоне – что это такое, как включить, отключить, настроить.

Передача данных — процесс переноса данных в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу. Словари упоминают заимствование (1640-е) учеными кругами латинского слова datum, означающего «вещь», «данность». Философия обосновывает связь понятий информации, знания, данных, свободы, приводит примеры. Высота горы преимущественно выступает данными. Параметр измеряют альтиметром, заполняют базы. Полученная информация, приняв конкретный облик, украшает книгу, изучаемую альпинистом. Бывалый горец придумывает лучший способ покорить вершину. Понимание особенностей процесса уже становится знанием.

Немедля появляется свобода выбора. Альпинист волен решать, принимая ответственность. Имеются группы, не вернувшиеся назад.

Виды данных

Исторически информацию представляли множеством способом. Оставим историкам иероглифы папирусов, разберем современные методики. Наибольший отпечаток наложило развитие электричества. Научись человек передаче мысли, символика вышла бы иной…

Аналоговый сигнал

Первыми попытками измерить аналоговые величины назовем опыты Вольты, измерявшего напряжение, ток. Следом сопротивление проводника сумел оценить Ом, Георг Ом. Каждый раз использовались аналоговые величины. Представление характеристик объекта в виде тока, напряжения дало мощный толчок развития современному миру. Электронно-лучевой кинескоп яркостью пикселей трех цветов отображает достаточно наглядную картинку.

Причины ухода от аналогового сигнала выявила Вторая мировая война. Система Зеленый шершень умела отлично шифровать информацию. 6-уровневый сигнал сложно назвать цифровым, однако намечается явный уклон. Исторически первой попыткой передачи бинарного кода назовем опыты Шиллинга 1832 года с телеграфом. Стремясь снизить количество соединяющих абонентов проводов, дипломат припомнил предложенные священниками методики двоичного счисления. Однако внедрение цифровой передачи потребовало от человечества пройти путь свыше полутора столетий.

Двоичный цифровой код

Двоичное счисление общеизвестно. Аналоговую величину представляют дискретным числом, затем производят кодирование. Полученный набор нулей, единиц обычно разбивают словами длиной 8 бит. Так, например, первые операционные системы Windows были 16-битными, графический модуль процессора обрабатывал числа с плавающей запятой разрядностью повыше. Еще более длинные слова используют специализированные вычислители графических карт. Специфика системы определяет конкретный способ представления информации.

Передача данных позволяет человечеству идти вперед быстрее. Люди обладают неодинаковыми способностями. Необязательно лучший сборщик, хранитель информации сможет извлечь выгоду (для себя, планеты, города…). Разумнее передать. Современный мир называют эпохой цифровой революции. Исторически оказалось, что двоичные данные передавать проще, появляется набор специфических возможностей:

1. Исправление ошибок.
2. Шифрование.
3. Упрощение физических линий.
4. Более эффективное использование спектра, снижение мощности передатчика, удельной плотности потока энергии.
5. Распознавание ошибок (EDC, 1951).
6. Возможность точного повтора, воспроизведения.

Вторая половина XX века дала сотни методик оцифровки аналоговых объектов. Главным признаком двоичного сигнала является дискретность. Аналоговую величину доподлинно передать код бессилен. Однако шаг дискретизации стал столь малым, что погрешностью пренебрегают. Яркий пример – изображения формата Full HD. Большое разрешение экрана гораздо лучше передает мелкие нюансы объекта. На некотором этапе разрешение цифровой техники обгоняет физиологические возможности человеческого зрения.

Значения термина

1. Передача сведений.
2. Компьютерная программа для Windows Phone, обеспечивающая копирование контактов меж мобильными устройствами.
3. Научно-популярная программа с Марией Бачениной.

Этиология

Англичанами принято употреблять множественное число – data. Славянофилов просим избегнуть упреков. Современная наука развита Европой – наследницей Римской империи. Вопрос намеренного уничтожения отечественной истории обойдем, оставив прения историкам. Некоторые эксперты возводят этимологию к древнему индийскому слову dati (дар). Даль называет данными бесспорные, очевидные, известные факты произвольного толка.

Это интересно! Литературный английский язык (газета Нью-Йорк таймс) слово data лишает числа. Употребляют как придется: множественное, единственное. Учебники чаще проводят жесткое деление. Единственное число – datum. Отдельный вопрос касается артикля, здесь обсуждаться не будет. Эксперты склонны считать существительное «массовым».

Идея открытости

Идея свободного доступа к информации выдвинута отцом социологии, Робертом Кингом Мертоном, наблюдавшим Вторую мировую войну. Начиная 1946 годом, подразумевает передачу, хранение компьютерной информации. 1954 добавил возможность обработки. В декабре 2007 года желающие обсудить проблему собрались (Себастопол, Калифорния) и осмыслили программное обеспечение с открытым кодом, интернет, потенциал концепции массового доступа. Обама принял Меморандум о прозрачности и открытости действий правительства.

Осознание человечеством реального потенциала цивилизации сопровождается призывами совместно решать проблемы. Концепция открытости данных широко обсуждается документом (1995) Американского научного агентства. Текст затрагивает геофизику и экологию. Общеизвестен пример корпорации ДюПонт, использовавший некоторые спорные технологии производства Тефлона.

Термины

Термин передача данных чаще касается цифровой информации, включая преобразованный аналоговый сигнал. Наука смотрит шире. Данными именуют любые качественные, количественные описания объекта. Эпичным примером считают сведения, составляемые антропологами касательно редких народностей планеты. Информация широко собирается организациями: продажи, преступность, безработица, грамотность.

Передача информации – цифровой поток бит.

Метаданные – более высокий уровень данных, описывающих другие данные.

Данные измеряют, собирают, передают, анализируют, представляют графиками, таблицами, изображениями, цифрами. Программистам известны так называемые рядовые файлы, лишенные форматирования. Сбойный раздел жесткого диска получает метку RAW. Форматирование упрощает передачу, восприятие сведений. Процесс оформления касается визуального, логического представления. Иногда информацию кодируют, обеспечивая защиту, восстановление сбойных участков.

Формат – способ представления информации.

Протокол – набор соглашений интерфейса, определяющий порядок обмена информацией.

Каналы (способы)

Информация, распространяясь, преодолевает среду:

• Медный кабель: RS-232 (1969), FireWire (1995), USB (1996).
• Оптическое волокно.
• Эфир (беспроводная передача).
• Шины компьютера.

Специфика среды накладывает особенности. Немногим известно, что электрический ток разносится также электромагнитной волной. Проводимость воздуха намного ниже, что накладывает специфику. Разница нивелируется ионизацией – явлением, знакомым сварщикам. Процессы, сопровождающие движение электромагнитной волны, лишены научного объяснения. Физики просто констатируют факт, описывая явление набором сведений.

Долгое время разные частоты считали явлениями несвязными: свет, тепло, электричество, магнетизм. Важно понять: набор сред рожден эволюцией техники. Наверняка откроют иные методы передачи данных. Реализации сред различны, набор стандартов определен спецификой. Локальные соединения часто пользуются технологией WiFi, опирающейся на протокол канального уровня IEEE 802.11. Сотовые операторы применяют совершенно иные – GPS, LTE. Причем мобильные сети активно начинают внедрять IP, замыкая круг, унифицируя стиль использования цифрового оборудования.

Зачем много протоколов? Особенности реализации передачи данных через WiFi бессильны покрыть значительные расстояния. Лимитированы мощности передатчиков, структуры пакетов иные. Bluetooth вовсе ограничивает основные возможности передачей пары файлов с компьютера на телефон.

Форматирование

Физики быстро убедились: напрямую информация передается средой плохо. Медный провод может нести речь, однако эфир быстро убивает низкочастотные колебания. Попов первым догадался модулировать несущую полезной информацией – азбукой Морзе. Смысл включает изменение амплитуды радиоволны согласно закону сообщения так, чтобы принимающий абонент мог послание извлечь, воспроизвести.

Развивающееся вещание вызвало необходимость совершенствования методик оснащения несущей волны полезной информацией. В поздние 20-е годы Армстронг предложил слегка варьировать частоту, закладывая фундамент сообщения. Новый тип модуляции улучшил качество звука, успешно противостоя помехам. Меломаны немедля оценили новинку.

Военная система Зеленый шершень применяла дискретную методику частотной манипуляции – мгновенная смена частоты согласно закону передаваемого сообщения. Воющие стороны оценили преимущества связи. Внедрению мешали громадные размеры оборудования (1000 тонн). Изобретение транзисторов изменило ситуацию. Передача данных становилось цифровой.

Основу сетей заложил американский ARPANET. С ПК на ПК стали передавать пакеты. Тогда в сети начали применяться первые цифровые протоколы. Сегодня IP захватывает сегмент мобильной связи. Телефоны получают собственные адреса.

Слои протоколов

Передача цифровых данных модемом реализована в 1940 году. Сети появились 25 лет спустя.

Усложняющиеся системы связи потребовали введения новых методик описания процесса взаимодействия компьютерных систем. Концептуальная модель OSI вводит понятие протокольных (абстрактных, реально не существующих) слоев. Структура создана усилиями инженеров Международной организации по стандартизации (ISO), регламентирована стандартом ISO/IEC 7498-1. Параллельную работу вел французский комитет CCITT. В 1983 году разработанные документы объединили, получив модель протокольных слоев.

Концепция 7-слойной структуры представлена работами Чарльза Бэчмана. Модель OSI включает опыт разработки АRPANET, EIN, NPLNet, CYCLADES. Линейка полученных слоев взаимодействует по вертикали с соседями: верхний использует возможности нижнего.

Важно! Каждому уровню OSI соответствует набор протоколов, определяемый используемой системой.

В компьютерных линиях совокупность протоколов подразделяют на слои. Бывают:

1. Физический (биты): USB, RS-232, 8P8C.
2. Канальный (кадры): PPP (включая PPPoE, PPPoA), IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, LP2P. Устаревшие: Token Ring, FDDI, ARCNET.
3. Сетевой (паеты): IP, AppleTalk.
4. Транспортный (датаграммы, сегменты): TCP, UDP, PORTS, SCTP.
5. Сеансовый: RPC, PAP.
6. Представительский: ASCII, JPEG, EBCDIC.
7. Прикладной: HTTP, FTP, DHCP, SNMP, RDP, SMTP.

Физический слой

Зачем разработчикам сто стандартов? Многие документы появились эволюционно, согласно возрастающим требованиям. Физический слой реализуют набором коннекторов, проводов, интерфейсов. Например, экранированная витая пара способна передавать высокие частоты, делая возможным реализацию протоколов битрейтом 100 Мбис/с. Оптоволокно пропускает свет, производится дальнейшее расширение спектра, возникают гигабитные сети.

Физический слой заведует схемами цифровой модуляции, физическим кодированием (формированием несущей, закладкой информации), опережающей коррекцией ошибок, синхронизацией, мультиплексированием каналов, выравниванием сигнала.

Канальный слой

Каждый порт управляется собственными машинными командами. Канальный слой показывает, как реализовать передачу форматированной информации, используя имеющееся железо. Например, PPPoЕ содержит рекомендации организации протокола PPP средствами сетей Ethernet, используемый традиционно порт – 8P8C. Эволюционной борьбой «эфирная сеть» смогла подавить соперников. Изобретатель концепции, основатель компании 3СОМ, Роберт Меткалф, сумел убедить несколько крупных производителей (Интел, DEC, Ксерокс) объединить усилия.

Попутно совершенствовались каналы: коаксиальный кабель → витая пара → оптическое волокно. Изменения преследовали цели:

• удешевления;
• повышения надежности;
• внедрения дуплексного режима;
• повышения помехоустойчивости;
• гальванической развязки;
• питания устройств посредством сетевого кабеля.

Оптический кабель повысил длину сегмента меж регенераторами сигнала. Канальный протокол больше описывает структуру сети, включая методы кодирования, битрейт, количество узлов, режим функционирования. Уровень вводит понятие кадра, реализует схемы расшифровки адреса MAC, детектирует ошибки, повторно отправляет запрос, контролирует частоту.

Сетевой

Общепринятый IP-протокол определяет структуру пакета, вводит специфический адрес из четырех групп цифр, известных сегодня каждому. Некоторые маски зарезервированы. Владельцам ресурсов присваиваются имена соответственно базам серверов DNS. Конфигурация сети во многом безразлична. Вводятся слабые ограничения. Как например, Ethernet требовал уникальности MAC-адреса. Протокол IP урезает максимальное число ПК 4,3 млрд штук. Человечеству пока что хватает.

Сетевой адрес принято делить на домены. По техническим причинам единое соответствие четырем группам цифр отсутствует. Сам интернет обозначает аббревиатура www (сокращенное название world wide web, иначе – всемирная паутина). Сегодня единообразный адрес (URL) опускает тривиальные буквы. Подразумевая – человек, открывший браузер, явно намеревается бороздить с компьютера всемирную паутину.

Транспортный

Слой далее расширяет структуру формата. Формирование сегмента TCP производит объединение пакетов, упрощая поиск потерявшейся информации, гарантируя восстановление.

Прикладной, представительский

Иерархия выше транспортного уровня может нарушаться. Например, RPC иногда опирается на HTTP. Концепция Р2P касается пиринговых одноранговых сетей. В противовес этому HTTP вводит иерархию клиент-сервер. Представительский слой раскрывает способы кодирования информации, оцифровку, сжатие, шифрование.